GENERATEURS A RAYON X

Dr Nfally BADJI, cours DES Radiologie 0215
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Définition
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Rappels sur le tube à Rayon X
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Bases technologiques des générateurs à RX
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Différents types de générateurs
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Conclusion
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Élément le plus important dans l’appareil de radiologie
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Armoire plombé comportant un ensemble de circuits électriques qui alimentent le tube
radiogène
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Constitué de deux circuits principaux:
 Basse tension: gère l’alimentation du filament
 Haute tension: permet l’obtention DDP élevée
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But d'assurer toutes les fonctions propres à l'utilisation du tube à rayons X.
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Utilisé en radiologie conventionnelle mais aussi en radiologie vasculaire numérique et en
tomodensitométrie
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Elément essentiel d'une chaîne radiogène : c'est même le maillon limitant.
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Performances qui lui sont demandées sont très différentes.
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Répondre à deux qualités essentielles mais contradictoires :
 grande puissance pour réaliser des radiographies avec un temps de pose très court afin de
diminuer le flou de mouvement.
 grande finesse de foyer pour obtenir des images de grande résolution spatiale en diminuant le flou
géométrique.
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Constituants: deux électrodes, une cathode et une anode, placées dans une enceinte de verre.
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Cathode:
 Elle comprend un filament en tungstène et une pièce de concentration
 Filament: en tungstène, il s'agit d'un enroulement hélicoïdal d'un fil de 0,2 à 0,3
mm de section.
 Pièce de concentration: métallique, elle présente une forme en cuvette au fond de
laquelle sont placés les filaments.
 Afin de focaliser le faisceau d'électrons, elle est portée à un potentiel négatif.
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Anode
 Sa conception tient compte des deux impératifs: grande puissance et surface de
production des rayons X de petite taille.
 Anode fixe et anode tournante
 Anode en molybdène
▪ Elle équipe les tubes à mammographie : frappée par des électrons de 30 KeV, elle
produit des rayons X de 17, 20 KV car l'effet photoélectrique y est prépondérant.
▪ Dans ces tubes, la nécessité d'une excellente résolution surtout dans des conditions
d'agrandissement, impose des petits foyers (0,1-0,3mm).
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Ampoule :
 Enveloppe qui contient les électrodes et où règne un vide poussée pour éviter les
interactions entre les électrons et l’air.
 Cette ampoule, placée dans une huile isolante est le plus souvent en verre qui est un bon
isolant électrique, est transparente au rayonnement thermique et se soude parfaitement au
métal des électrodes.
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Gaine
 Le tube est placé dans un cylindre de métal doublé intérieurement de plomb sauf au
niveau de la fenêtre de sortie.
 Assure la protection mécanique et électrique, l'évacuation de chaleur et la protection
contre le rayonnement X de fuite.
 Contient une huile isolante et un dispositif compensateur de dilatation permet de prévenir
un échauffement excessif (>100°).
 L'évacuation de chaleur peut être améliorée par un ventilateur, une circulation d'eau ou
d'huile.
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Ensemble des éléments agissant sur l’alimentation électrique,
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Adapte le courant électrique fourni par le réseau aux besoins du tube radiogène.
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Appliquer sur le tube une haute tension de forme et de valeur appropriée à la qualité du
rayonnement.
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Redresser le courant alternatif en courant continu ou variable mais toujours de même sens.
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Chauffer le filament de la cathode afin d’obtenir l’intensité en mA désiré dans le tube RX.
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Détermine le temps d’exposition ou d’application de la haute tension sur le tube.
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Il existe deux types de courants d'alimentation :
 Un courant alternatif monophasé : de forte intensité (plusieurs dizaines d'Ampères),
d'une tension efficace de 220V pour une tension maximale de 311V et d'une fréquence de
50Hz transporté par deux conducteurs (phase et neutre).
 Un courant alternatif triphasé : composé de trois courants alternatifs superposés,
déphasés d'un tiers de période, il est distribué par quatre fils (trois phases et le neutre).
Entre deux phases, il y a une différence de potentiel de 380V et entre chaque phase et le
neutre 220V.
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Il faut donc, pour obtenir un courant de chauffage et un courant haute tension pendant le
temps voulu ,utiliser :
 Transformateurs,
 Redresseurs,
 Minuterie,
 Circuits de contrôle.
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Courant haute tension: Intensité est de l'ordre du mA : 3 à 5 pour la radioscopie et 10 à 1000
mA pour la radiographie.
 Courant de chauffage: grande intensité stabilisée (1,7 à 8,5 A)
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Transformateurs
 Cadre en fer doux composé de minces feuilles de métal accolées (pour éviter les courants
induits de FOUCAULT), sur lequel sont enroulés deux bobinages : le primaire et le
secondaire
 Trois types de transformateur:
▪ Transformateur pour courant de chauffage: abaisseur de tension.
▪ Autotransformateur: linéaire et circulaire: modifier la tension que l'on applique au
primaire du transformateur haute tension .c'est le mode de réglage indirect de la
différence de potentiel destinée aux bornes du tube : ce qui évite d'intervenir au niveau
de la haute tension.
▪ Transformateur haute tension: travaille en basse fréquence, rendement assez faible.
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Redresseurs:
 Ils ont pour but de modifier le courant en un courant de même sens avec une
tension la plus constante possible.
 Ce sont des redresseurs secs ou diodes semi-conductrices en silicium.
 Une diode de ce type bloque une tension de 150 à 200 V. Pour bloquer de très
hautes tensions, il est nécessaire de grouper un grand nombre de diodes en série
(500 pour bloquer 75 kV) mais ceci est aisé car leur taille unitaire est de quelques
mm3.
 Plusieurs types de montages existent.
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Montage à quatre redresseurs:
 montés en pont de WHEATSTONE
 Ainsi les deux alternances sont de même sens.
 puissance utilisée par le système n'est au mieux que de 75% de celle qui aurait été utilisée avec un courant
stable de même tension.
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Montage à six redresseurs: générateur triphasé
 montés "en étoile" ou "en triangle
 On obtient ainsi un courant pulsé de 300Hz (6 X 50).
 puissance utilisée par le tube est de 95% de celle qu'il aurait utilisée avec un courant continu.
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Montage à douze redresseurs: générateur hexaphasé
 Il autorise un bon rendement du tube
 énergie utilisée est égale à 98% de celle qui aurait été utilisée avec une tension constante.
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Minuterie
 Appareil chargé de contrôler le temps de pose.
 Selon son emplacement dans le circuit du générateur, on distingue la minuterie à basse
tension et celle à haute tension.
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Générateurs monophasés
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Générateurs tri et hexaphasés
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Générateurs d'impulsions à tension constante
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Générateurs à décharge de condensateur
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Générateur à conversion de fréquence
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Générateurs monophasés
 Ils sont réservés aux tubes de très faible puissance, d'emploi limité tels que les tubes de
radiologie dentaire.
 Le courant redressé possède une oscillation importante de la différence de potentiel : le
tube n'émet des rayons X utiles que le tiers du temps et la proportion de rayons mous y est
grande, d'où la nécessité d'une filtration importante (2mm d'aluminium).
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Générateurs tri et hexaphasés
 Ils possèdent une puissance instantanée bien supérieure mais présentent plusieurs
inconvénients :
▪ le courant redressé présente encore quelques oscillations et la tension n'est pas
rigoureusement constante.
▪ ils nécessitent une alimentation de forte puissance ce qui ne permet pas de les utiliser
aisément dans les services d'hospitalisation
▪ leur encombrement est important car le transformateur haute tension nécessite un
important refroidissement à l'huile.
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Générateurs d'impulsions à tension constante
 Leur grille intermédiaire, ou grille de freinage est portée à un potentiel plus ou moins
négatif piloté par la tension du secondaire du transformateur haute tension à l'aide d'un
calculateur : la résistance qu'elle oppose est en permanence adaptée pour ramener la
tension appliquée aux bornes du tube à une valeur plus faible mais constante.
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Générateurs à décharge de condensateur
 Le tube est équipé d'une cathode à grille : cette dernière chargée négativement arrête le
passage du courant ; la suppression de son potentiel négatif autorise le passage du flux
électronique : minuterie à haute tension.
 Dans certains générateurs, un calculateur maintient la tension constante en jouant sur le
potentiel de cette grille.
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Générateur à conversion de fréquence
 Après avoir été redressé, le courant (monophasé ou triphasé) est découpé en courtes
impulsions à une fréquence élevée.
 Ces impulsions alternativement renversées recréent un nouveau courant alternatif de
fréquence élevée (1000-3000Hz).
 Ce courant basse tension, alternatif de haute fréquence est transformé en haute tension
puis après redressement charge un condensateur haute tension qui alimente le tube en
tension constante.
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Elément fondamental dans la chaine de radiologie
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Constitue avec le tube à RX le maillon limitant de la chaine radiogène
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Sous sa dépendance la qualité des RX produits par le Tube Radiogène.
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Choix fonction de ses caractéristiques
MERCI